(57)【要約】【課題】本発明は、有機性廃棄物を高濃度微生物を用いた水処理に際し効率よく生分解させ、かつ副次的産廃物を発生させない有機性廃棄物の処理方法及び処理装置を提供する。【解決手段】粒径１００μｍ以下からなる有機性廃棄物と微生物を有し、微生物濃度がＭＬＳＳで１５０００ｍｇ／ｌ以上の混合液中に純酸素を導入して、反応処理槽で有機性廃棄物を微生物により生分解する有機性廃棄物処理方法及び装置であって、反応処理槽に設けた混合液循環回路の混合液中に前記純酸素を分散添加することを特徴とする有機性廃棄物処理方法及び装置。【選択図】図１
2006181454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径１００μｍ以下からなる有機性廃棄物と微生物を有し、微生物濃度がＭＬＳＳで１５０００ｍｇ／ｌ以上の混合液中に純酸素を導入して、反応処理槽の前記混合液中で有機性廃棄物を微生物により生分解する有機性廃棄物処理方法であって、反応処理槽に設けた混合液循環回路の混合液中に前記純酸素を分散添加することを特徴とする有機性廃棄物処理方法。
【請求項２】
前記混合液循環回路において、前記純酸素を分散添加された混合液の吐出を、前記反応処理槽の下層で、かつ、槽円周方向に沿って行い、また、吸い込みを、該吐出と反対側である下層で、かつ、槽円周方向に沿って行うことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項３】
前記混合液循環回路において、前記純酸素を分散添加された混合液の吐出を、前記反応処理槽の中央部の下層に設けた傘状整流板の中心部に向け、上方から下向きに行うことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項４】
前記微生物濃度がＭＬＳＳで２５０００ｍｇ／ｌ以上とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項５】
前記反応処理槽中の混合液の温度を２０〜４２℃の低温領域と４２〜６０℃の高温領域とに交互に切り替えて維持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項６】
前記純酸素を分散添加された混合液の吐出流を上方へ偏向させて嫌気性液層である混合液の淀み部を形成することにより、前記反応処理槽中に好気性液層と嫌気性液層とを共存させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項７】
前記反応処理槽の好気性液層から抜き出した混合液を該反応処理槽の上部空間からシャワリングすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項８】
下層に吸込部と、下層であって槽円周方向へ吐出する吐出部とが設けられ、かつ、中間に純酸素を分散添加する純酸素添加エジェクターを備えた混合液循環配管が接続された反応処理槽と、該反応処理槽の槽内面に設けた加熱・冷却ジャケットと、固形又は／及び液状の有機性廃棄物を破砕・スラリー化した混合液を該反応処理槽に送液するクラシャポンプ又は／及びスラリーポンプからなる有機性廃棄物装入系統と、から構成されることを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
【請求項９】
前記混合液循環配管の吐出部の前方に、前記反応処理槽の底部から傾斜して立設する偏流板を設けたことを特徴とする請求項８記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項１０】
下層の中央部に設けられた傘状整流板に向け上方から下方へ吐出する吐出部と、下層に吸込部とが設けられ、かつ、中間に純酸素を分散添加する純酸素添加エジェクターを備えた混合液循環配管が接続された反応処理槽と、該反応処理槽の槽内面に設けた加熱・冷却ジャケットと、固形又は／及び液状の有機性廃棄物を破砕・スラリー化した混合液を該反応処理槽に送液するクラシャポンプ又は／及びスラリーポンプからなる有機性廃棄物装入系統と、から構成されることを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レストラン、コンビニ等や食品工場から発生する食品廃棄物や食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの有機性廃棄物の処理方法および処理装置に関するもので、より詳細には、前記有機性廃棄物を高濃度微生物を用いた水処理において効率よく生分解させ、かつ、副次的な産廃物を発生させない有機性廃棄物の処理方法及び処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品工場などから排出される有機性廃棄物を含有する廃水の処理法の一つである活性汚泥法は、有機性廃棄物をミキサーやディスポーザーにかけて液状物にした後、活性汚泥により有機性廃棄物を分解処理する方法であるが、この分解処理は一般に微生物の増殖の形をとり、炭酸ガス、水等に直接変換することが僅かであって、しかも、微生物の増殖で増加した活性汚泥を、処理の最終段階で沈殿槽を設けて沈降処理しなければ処理水を放流できないとか、沈降汚泥を焼却処分する二次処理を要するとかの問題があった。
【０００３】
前記問題を解決するために、高い微生物濃度で、液状の有機性廃棄物を微細化し、かつ、微細な空気泡を用いた曝気によって生分解する有機物の処理技術が公開されている（例えば、特許文献１参照）。また、有機性廃棄物を破砕してスラリー化し、好気性と嫌気性の微生物が共存した多孔質微生物処理媒質を用い、攪拌と曝気の条件を変えることにより、好気性処理と嫌気性処理を交互に実施する有機性廃棄物の処理装置技術が公開されている。（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１７２３５号公報（〔００１５、００２０，００３０〕、第１図）
【特許文献２】特開２０００−１８９９３２号公報（〔００１３、００１５、００２６〜００２７、００３２〕、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前者の公開された技術は、好気性微生物の増殖、活性化について、微細な空気泡又は酸素泡にて液中の溶存酸素濃度を高めるのが効果あるとして、その具体的手段において反応処理槽中に散気管や散気板を装備して微細な空気泡又は酸素泡を発生させている。この技術はそれなりに評価できるが、処理能力が大きい反応処理槽の場合には、散気板合計面積を大きくする必要があり、その為には多数の散気板を設置する必要がある。この点で、多数の散気板に対し個々の散気板への気体圧送を均一にするのは難しく、よって、一様に分散した、かつ、微細な空気泡や酸素泡を発生させるのに困難性があり、また、これら散気装置に目詰まりや故障した場合の補修には、それが液中に設置されているために、多大の労力と停止時間を必要とするなどの課題があった。また、後者の公開された技術は、好気性処理と嫌気性処理とが同一反応処理槽で同時に実施することができないから、処理する効率が悪く、操作も複雑であるなどの問題があり、また、有機性廃棄物の破砕も粒度が粗いから、完全な有機物の生分解が期待できないから、無機物などの沈澱処理を必要とするなどの課題があった。
【０００６】
本発明は、有機性廃棄物を低温菌だけでなく高温菌も含む高濃度微生物により生分解処理するに当たり、純酸素の混合液中への分散添加を反応処理槽外で実施し、かつ、純酸素を分散添加した混合液を反応処理槽中に均一に混合・攪拌するように注入し、また、好気性処理と嫌気性処理とを同一反応処理槽で同時に実施し得る有機性廃棄物の処理方法および処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の請求項１に係る有機性廃棄物処理方法は、粒径１００μｍ以下からなる有機性廃棄物と微生物を有し、微生物濃度がＭＬＳＳで１５０００ｍｇ／ｌ以上の混合液中に純酸素を導入して、反応処理槽の前記混合液中で有機性廃棄物を微生物により生分解する有機性廃棄物処理方法であって、反応処理槽に設けた混合液循環回路の混合液中に前記純酸素を分散添加することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、微細な有機性廃棄物と微生物との混合液中に純酸素を分散・添加することにより反応処理槽内で微生物濃度を高濃度に培養、維持して、有機性廃棄物の生分解を活発に行い、有機性廃棄物の分解処理能力を増大させることが容易となる。
【０００９】
また、請求項２に係る有機性廃棄物処理方法は、請求項１の混合液循環回路において、前記純酸素を分散添加された混合液の吐出を、前記反応処理槽の下層で、かつ、槽円周方向に沿って行い、また、吸い込みを、該吐出と反対側である下層で、かつ、槽円周方向に沿って行うことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、純酸素を分散・添加した混合液を反応処理槽の下部で、槽内壁に沿う方向に吐出することにより旋回流を形成して槽内混合液の混合・攪拌を良好にして、生分解する微生物が必要とする酸素をあまねく供給することが容易となり、また、生分解により発生する炭酸ガス、窒素ガスの浮上、放散を助長することが容易となる。
【００１１】
また、請求項３に係る有機性廃棄物処理方法は、請求項１の混合液循環回路において、前記純酸素を分散添加された混合液の吐出を、前記反応処理槽の中央部の下層に設けた傘状整流板の中心部に向け、上方から下向きに行うことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、純酸素を分散・添加した混合液を反応処理槽の下部で、傘状整流板の傾斜に沿って周囲に分散させ、かつ、槽内壁に沿うて上方に反転させることにより上下方向の旋回流を形成して槽内混合液の混合・攪拌を良好にして、生分解する微生物が必要とする酸素をあまねく供給することが容易となり、また、生分解により発生する炭酸ガス、窒素ガスの浮上、放散を助長することが容易となる。
【００１３】
また、請求項４に係る有機性廃棄物処理方法は、請求項１乃至３のいずれかの有機性廃棄物処理方法において、前記微生物濃度がＭＬＳＳで２５０００ｍｇ／ｌ以上とすることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、微生物濃度がＭＬＳＳで２５０００ｍｇ／ｌ以上に維持することにより、さらに反応処理槽の処理能力の増大を図ることが容易となる。
【００１５】
また、請求項５に係る有機性廃棄物処理方法は、請求項１乃至４のいずれかの有機性廃棄物処理方法において、前記反応処理槽中の混合液の温度を２０〜４２℃の低温領域と４２〜６０℃の高温領域とに交互に切り替えて維持することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、低温領域では好気性菌の増殖により有機性廃棄物の生分解を行うが、高温領域では、高温菌により特に有機性廃棄物中の脂肪分の生分解をすることができるので、全体として有機性廃棄物の生分解を効率よく行うことができる。
【００１７】
また、請求項６に係る有機性廃棄物処理方法は、請求項１乃至５のいずれかの有機性廃棄物処理方法において、前記純酸素を分散添加された混合液の吐出流を上方へ偏向させて嫌気性液層である混合液の淀み部を形成することにより前記反応処理槽中に好気性液層と嫌気性液層とを共存させることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、反応処理槽の下層に嫌気性液層を形成することができるので、有機性廃棄物処理方法において同時に酸化還元反応を維持し、特に硝酸イオンを還元して窒素ガスにする脱窒素が容易となり、有機性廃棄物の生分解においてアンモニア臭の発生を防止することができる。
【００１９】
また、請求項７に係る有機性廃棄物処理方法は、請求項１乃至６のいずれかの有機性廃棄物処理方法において、前記反応処理槽の好気性液層から抜き出した混合液を該反応処理槽の上部空間からシャワリングすることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、混合液中に含有される生分解産物である炭酸ガスをシャワリングすることにより効率よく大気に放散できるので、混合液中の溶存する炭酸ガスの濃度を低下させて有機性廃棄物の生分解反応を促進することができ、また、ｐＨも溶存炭酸イオンが減少して、ｐＨの調整が容易になる。また、シャワリングにより混合液の水分蒸発を促進し、過剰気味の水分量の調整が容易となる。
【００２１】
また、請求項８に係る有機性廃棄物処理装置は、下層に吸込部と、下層であって槽円周方向へ吐出する吐出部とが設けられ、かつ、中間に純酸素を分散添加する純酸素添加エジェクターを備えた混合液循環配管が接続された反応処理槽と、該反応処理槽の槽内面に設けた加熱・冷却ジャケットと、固形又は／及び液状の有機性廃棄物を破砕・スラリー化した混合液を該反応処理槽に送液するクラシャポンプ又は／及びスラリーポンプからなる有機性廃棄物装入系統と、から構成されることを特徴とする。また、請求項９に係る有機性廃棄物処理装置は、請求項８の有機性廃棄物処理装置において、前記混合液循環配管の吐出部の前方に、前記反応処理槽の底部から傾斜して立設する偏流板を設けたことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０に係る有機性廃棄物処理装置は、下層の中央部に設けられた傘状整流板に向け上方から下方へ吐出する吐出部と、下層に吸込部とが設けられ、かつ、中間に純酸素を分散添加する純酸素添加エジェクターを備えた混合液循環配管が接続された反応処理槽と、該反応処理槽の槽内面に設けた加熱・冷却ジャケットと、固形又は／及び液状の有機性廃棄物を破砕・スラリー化した混合液を該反応処理槽に送液するクラシャポンプ又は／及びスラリーポンプからなる有機性廃棄物装入系統と、から構成されることを特徴とする。
【００２３】
これらの構成によれば、請求項１〜７の有機性廃棄物処理方法の実施が容易であり、従来の反応処理槽のような槽内散気板や攪拌機等を必要とせず、微細なスラリー状態で有機性廃棄物の生分解処理が行えるから、処理能力当たりの設備費が安価で、かつ、設備保全も容易である。また、既存の液槽を本発明の有機性廃棄物処理装置への転用や改造が容易となるから、本発明の有機性廃棄物処理方法を適用しやすい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る請求項１〜４記載の有機性廃棄物処理方法によれば、有機性廃棄物を微生物濃度が高い状態下で生分解できるので、反応処理槽において容積当たり処理能力の増大をもたらし、かつ、有機性廃棄物を二次処理が不要となるほど完全に分解することが可能となる。また、請求項５記載の有機性廃棄物処理方法によれば、高温菌の作用により通常では生分解し難い有機性廃棄物の脂肪分を生分解することができるので、処理対象の有機性廃棄物の範疇を拡大することができる。また、請求項６記載の有機性廃棄物処理方法によれば、同一反応処理槽で好気性処理と嫌気性処理とを共存させることができるので、有機性廃棄物の生分解時におけるアンモニア臭の発生を防止できる。また、この方法によれば、従来のように同一反応処理槽で好気性処理と嫌気性処理とを切り替えることも不要となり、処理能力の減少がなく、複雑な切り替え作業も要求されない。また別には、嫌気性処理用の反応処理槽を必要としないから、設備費や設備用地も節約できる。請求項８〜１０の有機性廃棄物処理装置によれば、請求項１〜７の有機性廃棄物処理方法の実施が容易であり、従来の反応処理槽のような槽内散気板や攪拌機等を必要とせず、スラリー状態で処理し得るから処理能力当たりの設備費が安価で、かつ、設備保全も容易である。また、既存の液槽に対しても、その形状にとらわれることなく本発明の有機性廃棄物処理装置への転用や改造が容易となるから、本発明の有機性廃棄物処理方法を適用しやすい。
【００２５】
したがって、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法及び処理装置によれば、有機性廃棄物をほぼ完全に分解することが可能で、余剰汚泥等を発生しない利点が在る。また、窒素成分を窒素ガスになるまで液中で処理できるのでアンモニアの悪臭が発生しない利点も在る。また、高濃度微生物の存在の下、有機性廃棄物を微細スラリー状で生分解処理できることと、従来のような散気板を使用しないから、大量処理が可能で、また反応処理槽の形状に拘らないから、既設の遊休槽でも対応し易く、遊休槽の活用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る有機性廃棄物処理方法を適用した、有機性廃棄物処理装置を示す概要図である。図２は、図１の反応処理槽底部における（ａ）はＡ−Ａ矢視の平面概要図、（ｂ）は嫌気性液層の模式図である。図３は、本発明に係る有機性廃棄物処理方法を適用した、別の有機性廃棄物処理装置の反応処理槽底部における（ａ）は水平断面における概要図、（ｂ）は縦断面における模式図である。
【００２７】
図１、図２、図３に基いて、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置について説明すると、本処理装置は反応処理槽１と、混合液循環回路２と、有機性廃棄物供給系統３とから構成される。反応処理槽１は通常円形の断面で、下部がスラリー状の有機性廃棄物と微生物とが貯留された液槽で、ここで微生物による有機性廃棄物の生分解が行われる。この下部液槽には、生分解反応時の液温を調整するために、水蒸気又は冷却水を送る加熱・冷却装置１５に接続された加熱・冷却ジャケットが槽内壁に設けられる。上部槽は、上部に混合液のシャワーノズル１４を備えた空塔であって、通常部分的に大気に開放されている。反応処理槽１は鋼板製又はコンクリート製であって、容量は０．６〜５０ｋｌの範囲で、内径０．９〜４．５ｍの範囲、液槽部高さは０．９〜５．０ｍの範囲である。また、反応処理槽１の断面は円形のみならず多角形であってもよい。
【００２８】
混合液循環回路２は、液槽下部に接続されて、有機性廃棄物と微生物の混合液を途中で純酸素を分散添加して液槽下部に戻して循環する液循環回路であって、具体的には、液槽下部の混合液吸込配管８に接続され、混合液を循環送液するクラッシャーポンプ４が設けられ、途中に純酸素を分散添加する酸素エジェクター６を備える混合液循環配管５を経由して液槽下部の混合液吐出配管９に接続される。このクラッシャーポンプ４はスラリーポンプと微粉砕機能を有するディスインテグレータとが共存している粉砕・混合用ポンプであって、微粉砕の必要がない有機性廃棄物の場合には単なるスラリーポンプでよい。
【００２９】
酸素エジェクター６は、酸素発生装置７からの純酸素を循環混合液中に吹き込んで微細に分散するベンチュリ部と、純酸素を混合液中にさらに微細化・分散化するために、エジェクター内壁に邪魔板や突起物を多数備える拡散分散部とから構成される。酸素発生装置７は、酸素濃度９０〜９６％の純酸素が発生できればよく、通常ＰＳＡ方式の酸素発生装置が用いられる。また、大量に酸素が必要な規模の場合は、購入液体酸素から気化蒸発した純酸素が用いられる。反応処理槽１において、高濃度微生物による有機性廃棄物の生分解に必要な酸素量は酸素エジェクター６に吹き込まれる純酸素量で賄われる。混合液循環回路２の循環量は、一時間当たり反応処理槽１の液容量に対し２０〜３０％に相当する量であって、添加純酸素量は大体２．５〜５．０％の範囲である。
【００３０】
混合液循環回路２の混合液吐出配管９と混合液吸込配管８の配置は、図２に示すように、混合液吐出配管９の吐出口を、反応処理槽１の下層で、かつ、槽円周方向に沿って吐出を行えるように設け、また、混合液吸込配管８の吸込口を、該吐出口と反対側である下層で、かつ、槽円周方向に沿って吸込みを行えるように設けたことを特徴とするものである。これにより液槽内に、主として平面的な旋回流を形成することができ、槽内混合液の混合・攪拌を良好にし、かつ、循環混合液に富化された酸素を槽内全体に一様に行き渡るように供給して、好気性液層１１ｂを形成することができる。
【００３１】
また、混合液吐出配管９の吐出口の前方には、反応処理槽１の底部から傾斜して立設する偏流板１０を設け、該偏流板１０により酸素富化された混合液の吐出流を上方に反らして、この偏流板１０の下流側で、反応処理槽１の底部に淀み部を作り、溶存酸素の少ない嫌気性液層１１ａを形成することができる。該偏流板１０の大きさや傾斜角度は、反応処理槽１の底部に形成する嫌気性液層１１ａの大きさに準じて適宜決められる。
【００３２】
また、別の実施形態である混合液循環回路２の混合液吐出配管９と混合液吸込配管８の配置は、図３に示すように、混合液吐出配管９−１の吐出口を、反応処理槽１の中央部下層に設けた傘状整流板１０−１の中心部に向け、上方から下方に吐出すように設け、また、混合液吸込配管８−１の吸込口を、該反応処理槽１の槽壁近くの位置に設けたことを特徴とするものである。これにより該反応処理槽１の液槽内に、中央部から周辺部に亘りほぼ均一の上下方向の旋回流を形成することができ、槽内混合液の混合・攪拌を良好にし、かつ、循環混合液に富化された酸素を槽内全体に一様に行き渡るように供給して、好気性液層１１ｂを形成することができる。
【００３３】
また、前記傘状整流板１０−１の下部では、混合液吐出配管９−１の吐出口から循環混合液が流入しないので、淀み部を作り、溶存酸素の少ない嫌気性液層１１ａを形成することができる。該傘状整流板１０−１の大きさや傾斜角度は、反応処理槽１内の上下方向の旋回流が形成する好気性液層１１ｂの大きさ及び反応処理槽１の底部に形成する嫌気性液層１１ａの大きさに応じて適宜決められる。
【００３４】
また、反応処理槽１の下層で、混合液循環回路２の混合液吸込配管８の吸込み口より上層の混合液、すなわち、好気性液層の混合液を反応処理槽１の上部空間からシャワリングするシャワーノズル１４と、該シャワーノズル１４に送液するスラリーポンプ１３とからなるシャワー系配管１２が設置される。このシャワリングにより、生分解により生じた混合液中の微細気泡の炭酸ガス及び溶存炭酸ガスの系外に放出させることを目的とするから、シャワーノズル１４は混合液を広く、かつ、細かく分散したシャワーを形成するものが適切である。
【００３５】
また、反応処理槽１には、有機性廃棄物を高濃度微生物により生分解するに際し、この生分解反応を調節又は制御するために、酸化還元電位計２０、溶存酸素計２１、ｐＨ計２２、液温計２３、水位計（図示しない）等が設置され、また、これらの計器のセンサ類２４が反応処理槽１内に設けられる。
【００３６】
有機性廃棄物供給系統３は、野菜、果実、肉類、魚類等の固形有機性廃棄物３０を水又は処理水と共に貯留ホッパー３１に装入し、次いで微粉砕できるディスインテグレーター付のスラリーポンプ３２で処理してから反応処理槽１に送液する系統と、液状乳製品、焼酎廃液等のアルコール製造後の廃液、食品工場の廃液等の液状有機性廃棄物３３を調整タンク３４に装入し、成分調整後スラリーポンプ３６により反応処理槽１に送液する系統とから構成される。反応処理槽１における有機性廃棄物の処理は、通常バッチ運転で行われるから、固形及び液状有機性廃棄物３０，３３の装入量とスラリー化するための添加水量の把握は必要である。  
【００３７】
本発明に係る有機性廃棄物の処理方法について説明すると、反応処理槽において微生物濃度をＭＬＳＳ（Ｍｉｘｅｄ  Ｌｉｑｕｏｒ  Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄの略で、活性汚泥濃度を表す。）で１５０００ｍｇ／ｌ以上の高濃度に保ちながら、粒径１００μｍ以下の有機性廃棄物と微生物との混合液に純酸素を導入することにより微生物を増殖、活性化し、主として炭素、水素、窒素、酸素から構成される化合物である有機性廃棄物を生分解して炭酸ガス、水、窒素ガスにかえる有機性廃棄物の処理方法である。また、この処理方法の能力を効率よく増加するためには、微生物濃度をＭＬＳＳで２５０００ｍｇ／ｌ以上とするのが好ましく、更にＭＬＳＳで５００００ｍｇ／ｌ以上にするとより好ましい。
【００３８】
この際に用いられる微生物は、主として好気性微生物であって、嫌気性微生物よりも有機性廃棄物の生分解速度が速いので適している。好気性微生物の場合には、溶存酸素量が多いほど、有機性廃棄物の生分解反応が促進される。また、これらの高濃度の好気性微生物が順調に増殖して活性化していくためには、好気性微生物の餌となる有機性廃棄物が十分に、かつ、微細に、すなわち１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下の粒度で存在する必要があり、さらに、増殖及び活性化のエネルギとして有機性廃棄物の生分解エネルギが利用されるから、この点で生分解に必要な溶存酸素量も十分に存在することが必須となる。
【００３９】
本発明において、混合液中の溶存酸素量を増加し、かつ、液中に均一に存在させるために、反応処理槽１から取り出して、純酸素を分散、添加してから戻す混合液循環回路２を設けている。前述の混合液に純酸素を分散、添加する方法として、酸素エジェクター６を用いており、このエジェクターは前半のベチュリー部と、後半の拡散・分散部とから構成され、ベチュリー部で混合液の流速が高かくなった所に純酸素を多数個のノズルを介して吹き込んで、次いで、ベンチュリ後部の乱流域で混合、微細化を行い、さらに、後半の拡散・分散部で純酸素の混合液中への溶存と微細泡沫化とを行なう。この場合、純酸素としては、酸素分９０〜１００％のものが用いられる。また、混合液中への純酸素の添加量は、０．０２５〜０．０５Ｎｍ３／ｍ３混合液の範囲である。
【００４０】
前記混合液循環回路２で酸素富化された混合液は、図２に示すように、反応処理槽１の下層において槽の円周方向又は内壁に沿って吐出され、反応処理槽１内を一様に攪拌、混合する旋回流を形成する。この際、該酸素富化された混合液は、純酸素の微細気泡をも含有して比重が槽内混合液よりも軽いから、槽の下層部から旋回しながら浮上し、更に混合、攪拌作用を高めることにより、純酸素の微細気泡を溶存すると共に、溶存した純酸素を槽内全体に供給することができる。また、混合液循環回路２の吸い込み口は、前記吐出流と干渉し合わないため、吐出口より反対側で遠く離れた位置に設け、更に吸い込み方向も吐出流の流れに沿う形で設けるのがよい。  
【００４１】
また、前記混合液循環回路２で酸素富化された混合液の吐出流を、反応処理槽１の下層部において上方へ偏向させることにより、混合液の淀み部１１ａを形成する。この淀み部１１ａは、溶存酸素が行き渡らない場所であるから、微生物中の嫌気性微生物が好んで増殖、活性化する嫌気性液層１１ａを形成する。この嫌気性液層１１ａでは、上部の好気性液層１１ｂで好気性微生物により有機性廃棄物中の窒素化合物を酸化して生成した硝酸イオン（ＮＯ３−）が、嫌気性液層１１ａに浸透してきて、ここで還元されて窒素ガスを生成する脱窒が行われる。そして生成された窒素ガスは系外に放出されることになる。
【００４２】
前記混合液循環回路２で酸素富化された混合液を反応処理槽１に戻すもう一つの実施態様は、図３に示すように、反応処理槽１の中央部下層に傘状整流板１０−１を設け、酸素富化された混合液を該傘状整流板１０−１の中心部に向け、上方から下方に吐出すると、混合液は該傘状整流板１０−１の傾斜面に沿って、かつ、中心部から周辺へと流れを形成し、しかも、酸素富化された混合液は、純酸素の微細気泡をも含有して比重が槽内混合液よりも軽いから、槽の下層部から浮上するから、反応処理槽１の縦断面において、中心部から周辺部に下降した混合液流が壁面近くで反転上昇する上下の旋回流を形成する。この上下の旋回流により反応処理槽１内で純酸素の微細気泡を含む酸素富化された混合液を一様に攪拌、混合し、溶存した純酸素を槽内全体に供給することができる。また、混合液吸込配管８−１の吸い込み口は、該旋回流と干渉し合わないため、該反応処理槽１の槽壁近くの位置に設けるのがよい。
【００４３】
また、前記混合液循環回路２で酸素富化された混合液の吐出流は、前記傘状整流板１０−１の傾斜面に沿って、かつ、中心部から周辺へと流れを形成するから、該傘状整流板１０−１の下にある反応処理槽１の下層部においては酸素富化された混合液は流入せず混合液の淀み部１１ａを形成する。この淀み部１１ａは、溶存酸素が行き渡らない場所であるから、微生物中の嫌気性微生物が好んで増殖、活性化する嫌気性液層１１ａを形成する。この嫌気性液層１１ａでは、上部の好気性液層１１ｂで好気性微生物により有機性廃棄物中の窒素化合物を酸化して生成した硝酸イオン（ＮＯ３−）が、嫌気性液層１１ａに浸透してきて、ここで還元されて窒素ガスを生成する脱窒が行われる。そして生成された窒素ガスは系外に放出されることになる。
【００４４】
このように本発明の方法及び装置によれば、反応処理槽１において微生物による好気性処理と嫌気性処理とが同時に行えるので、従来のように好気性処理と嫌気性処理とを別々に行うための反応処理槽を二つ設置する必要がなく、または、同一槽の場合において、好気性処理と嫌気性処理とを切り替える煩雑な操作等をも必要としない。したがって、有機性廃棄物を炭酸ガス、水、窒素ガスにする生分解反応を同時に行えるので有機性廃棄物の処理が効率よく、また、処理能力の向上をもたらす。
【００４５】
反応処理槽１の大部分では、好気性微生物による有機性廃棄物の生分解反応が行われる。すなわち、有機性廃棄物中の有機物が分解されて炭酸ガス、水、窒素酸化物（亜硝酸イオン、硝酸イオン）になる生分解反応が行われる。従来、好気性微生物の増殖及び活性化の適温範囲は２０〜４２℃とされていた（以下、低温菌と称す）が、本発明の方法では、４２〜６０℃の高温領域で増殖及び活性化する高温菌をも微生物の構成としている。すなわち、低温菌と高温菌との混ざった微生物を採用することにより、低温領域（２０〜４２℃）では、低温菌が増殖及び活性化して炭水化物、蛋白質の生分解を行う一方、高温菌は部分的には死滅するが、一部は活動を休止している状態となる。また、高温領域（４２〜６０℃）では、高温菌が増殖及び活性化して特に脂肪分の生分解を行う、一方、低温菌は部分的には死滅するが、一部は活動を休止している状態となる。さらに、低温領域では、微生物の種類によって多糖類を生成して混合液が粘稠になり生分解反応処理が困難になるが、高温領域では、かつ、ＰＨを高めにすることにより混合液が粘稠になるのを防止する効果もある。
【００４６】
前記低温領域（２０〜４２℃）と高温領域（４２〜６０℃）での夫々の適正温度は混在する低温菌と高温菌の夫々の特質により決まってくる。また、これら低温領域と高温領域における処理は、反応処理槽において、これらの領域を交互に出現させて有機物の生分解反応を行うのがよい。例えば、低温領域の時間は１〜６ｈｒの範囲であり、高温領域の時間は６〜２４ｈｒの範囲である。有機性廃棄物と微生物との混合液を夫々低温領域と高温領域とに温度調節する手段は、生分解反応が発熱反応ではあるけれども、反応処理槽内の液温を測定して、反応処理槽内壁に設置されている加熱・冷却ジャケットへ加熱蒸気又は冷却水を導入することにより加熱又は冷却を行って設定液温に調節を行うことができる。
【００４７】
また、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法では、反応処理槽の混合液の一部、すなわち、上層部の好気性液層の混合液を反応処理槽の上部空間からシャワリングを行うことにより、生分解反応により生成した液中の微細気泡及び溶存している炭酸ガスを系外である大気へ放出させることができるので、生分解反応に伴う気泡により気泡と共に混合液が反応処理槽外へオーバーフロウすることが防止でき、また、溶存炭酸ガスを系外に放出させることで、炭酸イオンが減少し、混合液のｐＨ調整が容易となる。また、シャワリングにより混合液の水分蒸発を促進し、過剰気味の水分量の調整が容易となる。通常、本発明の処理方法においては、水量バランスは被処理物から持ち込まれる水分量と生分解反応による水分の生成との合計量から反応処理槽における水分蒸発を差し引いたものになり、混合液液温が３２〜４８℃と高いので蒸発を促進するが、それでも過剰気味となる。
【００４８】
本発明に係る有機性廃棄物の処理方法の操業はバッチ運転で行われる。固形の有機性廃棄物の場合は、クラッシャーポンプにて液状で、かつ、微細にスラリー化を行ってから反応処理槽に装入し、また、液状の有機性廃棄物は攪拌機付調整槽で成分を調整又は均一化してスラリーポンプにて反応処理槽に装入する。このようにして装入された有機性廃棄物の投入量と炭水化物、蛋白質、脂肪分等の成分分析値とＣ，Ｈ，Ｎの元素分析値及びＢＯＤ値（生物的酸素要求量）から生分解反応に要する必要微生物量及び必要酸素量を求めて操業指針にする。前記成分値又は元素分析値は食品分析表のデータから推定することも可能である。更に、微生物濃度をＭＬＳＳで１５０００〜１０００００ｍｇ／ｌの範囲から設定し、この設定濃度になるように反応処理槽内の残留微生物量をベースに、添加微生物量を決めて調整を行う。次いで、有機性廃棄物と微生物とによる生分解反応時間、すなわち、低温処理時間と高温処理時間を決めることと、必要酸素量から時間当たりの酸素投入量を決めてから、バッチ処理運転を開始する。この生分解反応の進捗状況は、反応処理槽に設けたセンサ類に接続された酸化還元電位（ＯＲＰ）計、溶存酸素計、ｐＨ計、液温計、水位計等によりモニタリングできる。代表的な操業諸元は下表の通りである。
【００４９】
【表１】
2006181454.tif 000003
【００５０】
なお、表１の操業緒元に示すように、低温操業では微生物によっては多糖類を出して混合液が粘稠になって操業不順になるが、高温操業で、かつ、ＰＨを高くすると、混合液が粘稠になることを防止できる。
【００５１】
本発明に係る有機性廃棄物の処理方法及び処理装置によれば、有機性廃棄物をほぼ完全に分解することが可能で、余剰汚泥等は発生しない利点が在る。また、窒素成分を窒素ガスになるまで液中で処理できるのでアンモニアの悪臭が発生しない利点が在る。また、高濃度微生物の存在の下、有機性廃棄物を微細スラリー状で生分解処理できることと、従来のような散気板を使用しないから、大量処理が可能で、また反応処理槽の形状に拘らないから、既設の遊休槽でも対応し易く、遊休槽の活用が可能である。
【実施例】
【００５２】
本発明に係る有機性廃棄物の処理方法の実施例として、アイスクリーム製造工場の工場廃液（ＢＯＤ２００，０００〜３００，０００ｍｇ／ｌ、脂肪分４〜１２ｗｔ％、懸濁物質４〜５ｗｔ％）を対象に、液容量７５００ｌの本発明に係る処理装置（循環混合液の吐出は旋回方式）を用いて、生分解反応処理を長期に亘り行った。
【００５３】
微生物濃度をＭＬＳＳで、１５０００、２５０００、５００００ｍｇ／ｌの三段階においてＢＯＤ処理量を求めた。その結果、本発明の方法ではＭＬＳＳの増加と共に、直線的にＢＯＤ処理量（乾量）が増加している。また、この結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
2006181454.tif 000004
【００５５】
また、反応処理槽の液温を上限４８℃、下限３５℃の範囲で、液温を制御して生分解処理反応を行った。この場合、液温が上限４８℃を超えると強制冷却を行い、また、下限３５℃を切ると強制加熱を行う自動制御を行った。その結果、液温は上下限の温度範囲内で、約４周期／日の正弦曲線に近い曲線を描いた。この低温帯と高温帯とを行き来する生分解反応処理における脂肪分の減少効果を求めたところ、比較例に比し顕著な効果を認めた。その結果を表３に示す。なを、比較例は、従来の液温３５〜３８℃で生分解反応したデータである。
【００５６】
【表３】
2006181454.tif 000005
【００５７】
また、反応処理槽の下層部に酸化還元電位計のセンサを設置し、酸化還元反応について、電位計の数値変化で捉えたところ、図４に示すように、本発明例では、電位が負に転ずる部分が生じて、嫌気性液層の働きも加わった酸化と還元の両反応が生じているのに対し、混合液の淀みの無い比較例では、電位が負に転ずる所がほとんど無く、酸化反応のみであった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
食品工場、下水道終末処理場、集落配水処理場等における活性汚泥処理施設に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る有機性廃棄物処理方法を適用した、有機性廃棄物処理装置を示す概要図である。
【図２】図１の反応処理槽底部における（ａ）はＡ−Ａ矢視の平面概要図、（ｂ）は嫌気性液層の模式図である。
【図３】本発明に係る有機性廃棄物処理方法を適用した、別の有機性廃棄物処理装置の反応処理槽底部における（ａ）は平面概要図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視の模式的縦断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：反応処理槽            ２：混合液循環回路          ３：有機性廃棄物供給系統  ４：クラッシャポンプ      ５：混合液循環配管            ６：酸素エジェクター    ７：酸素発生装置      ８、８−１：混合液吸込配管    ９、９−１：混合液吐出配管  １０：偏流板        １０−１：傘状整流板            １１ａ：嫌気性液層            １１ｂ：好気性液層          １２：シャワー系配管        １３：スラリポンプ        １４：シャワーノズル      １５：加熱・冷却装置        １６：加熱・冷却ジャケット２０：酸化還元電位計        ２１：溶存酸素計          ２２：ｐＨ計              ２３：液温計                  ２４：センサ類
３０：固形有機性廃棄物        ３１：貯留槽            ３２： クラッシャポンプ
３３：液状有機性廃棄物        ３４：調整タンク          ３５： 攪拌機
３６：スラリポンプ
【図１】
2006181454.tif 000006
【図２】
2006181454.tif 000007
【図３】
2006181454.tif 000008